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６.タンパク質の構造予測：SWISS-MODEL、SOSUI

６-１.膜タンパク質の予測

■ タンパク質の機能の予測

  • 相同性検索
  • モチーフ検索
  • 膜タンパク質の予測
  • 立体構造の予測

■ 膜タンパク質 or 水溶性タンパク質

膜タンパク質は、脂質二重膜中に存在していて、エネルギー変換や情報伝達、物質輸送などの 生体における重要な機能に関与し、各生物種において存在する全タンパク質の 25 〜 30％を占めていると言われています。しかしながら、アミノ酸配列データベースにおける膜タンパク質の割合が 26％ であるのに対して、立体構造データベースにおける割合は 1％未満であり、コンピュータによるアミノ酸 配列の解析によって構造情報を抽出することが重要。

※「基礎と実習 バイオインフォマティクス（共立出版）」より


■ 膜タンパク質のアミノ酸配列における特徴

  • 膜貫通領域は疎水性アミノ酸が多い。
  • 膜界面付近に両親媒的なアミノ酸が多い。

タンパク質が膜に結合する４通りの方法。緑色は膜結合部分、赤色は膜外に出た領域である。 αへリックスを円筒、βストランドを矢印で表す。左から右へ、(a) αへリックスで膜を１回貫通する ポリペプチドからなるタンパク質、(b) 膜を貫通する複数のαへリックスが親水性ループ領域でつながった タンパク質、(c) 複数のβストランドが膜を貫通してチャネルをつくるタンパク質、(d) 膜に平行なαへリックスで つなぎとめられたタンパク質。
※「タンパク質の構造入門」より

■ SOSUI による膜タンパク質の予測

SOSUI WWW Server
  1. SOSUI を開く。


  2. 入力ページが開くので、アミノ酸配列を入力（貼り付け）し、Exec（実行）ボタンをクリックする。


  3. 計算結果が返される。
    予測された膜貫通領域や疎水性プロファイル、へリックスを螺旋の上から見た車輪図、 膜の横から見たスネーク図が得られる。









■ 膜タンパク質の配列

Rhodopsin (1hzx)
MNGTEGPNFY VPFSNATGVV RSPFEYPQYY LAEPWQFSML AAYMFLLIVL
GFPINFLTLY VTVQHKKLRT PLNYILLNLA VADLFMVLGG FTSTLYTSLH
GYFVFGPTGC NLEGFFATLG GEIALWSLVV LAIERYVVVC KPMSNFRFGE
NHAIMGVAFT WVMALACAAP PLAGWSRYIP EGLQCSCGID YYTLKPEVNN
ESFVIYMFVV HFTIPMIIIF FCYGQLVFTV KEAAAQQQES ATTQKAEKEV
TRMVIIMVIA FLICWVPYAS VAFYIFTHQG SNFGPIFMTI PAFFAKSAAI
YNPVIYIMMN KQFRNCMLTT ICCGKNPLGD DEASATVSKT ETSQVAPA

Alpha-hemolysin (7ahl)
ADSDINIKTGTTDIGSNTTVKTGDLVTYDKENGMHKKVFYSFIDDKNHNKKLLV
IRTKGTIAGQYRVYSEEGANKSGLAWPSAFKVQLQLPDNEVAQISDYYPRNSID
TKEYMSTLTYGFNGNVTGDDTGKIGGLIGANVSIGHTLKYVQPDFKTILESPTD
KKVGWKVIFNNMVNQNWGPYDRDSWNPVYGNQLFMKTRNGSMKAADNFLDPNKA
SSLLSSGFSPDFATVITMDRKASKQQTNIDVIYERVRDDYQLHWTSTNWKGTNT
KDKWTDRSSERYKIDWEKEEMTN
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